Работа водонагревателя 

Водонагреватель бытовой работает следующим образом: нижней открытой частью корпус устанавливают над горелками теплоносителя, например над газовыми. Нижний входной штуцер соединяют с магистралью холодной воды (среды), а выходной располагают над раковиной или емкостью. Включают подачу холодной воды и зажигают горелку. Нагретый воздух (газы) внутри корпуса нагревает стенки каналов и проходящую через них воду. Максимально нагревается вода, проходя через верхнюю часть каналов или змеевик, изготовленный из теплоемкого и теплопроводного материала. Температура нагрева воды регулируется подачей воды из крана или же интенсивностью работы теплоносителей. Вода может быть нагрета до температуры 60¦ С. Снаружи водонагреватель холодный и не опасен для потребителя. Водонагреватель прост по устройству, экономичен в эксплуатации, так как все тепло от теплоносителя сосредоточено внутри корпуса, не дорог для потребителя.

Экономический эффект

В Челябинске 240000 электрических и газовых плит. Летом на 1-2 месяца регулярно отключают горячую воду, а предлагаемый водонагреватель решает проблему обеспечения горячей водой в этот период. Практическое применение водонагревателя - там, где нет централизованного нагрева проточной воды.

Опыт применения

Десятки нагревателей по патенту N2133412 используются для нагрева воды на имеющихся в домах теплоносителях.

Автор

Коноплев В.Н.

Данная конструкция проста, позволяет использовать любой источник тепловой энергии, компактна, однако температура воды зависит от ее расхода. При использовании электрических плит нагрев осуществляется конвекцией и излучением, а не за счет теплопроводности, что повышает температуру нагревательных элементов и увеличивает их износ, а также ограничивает производительность.

Мобильный электрический водонагреватель Бойлерон-6

Водонагреватель серийно выпускается киевским ЧП «Бойлерон» и является нагревателем накопительного типа

Мобильный переносной водонагреватель Бойлерон-6 – это прибор, способный обеспечить одного или несколько человек горячей водой для мытья и хозяйственных потребностей в любой местности, где есть водопровод или бак с водой на высоте 2-5 метров. Прибор, в отличие от многих своих аналогов не предъявляет высоких требований к электрической сети и потребляет мощность 2кВт, что позволяет подключать его в любой квартире или на даче без необходимости переделки электропроводки.

Уникальной особенностью водонагревателя является отсутствие необходимости его монтажа с помощью специалистов. Вам не потребуются трубы, сварочные работы, прокладка кабеля и переделка электрического щитка. Нагреватель можно с помощью специального, входящего в комплект, зажима, быстро присоединять и отсоединять от любого водопроводного крана в ванной или на кухне Он имеет свой шланг с душем, что позволяет мыться даже там, где душ отсутствует, а также кран для мытья посуды и хозяйственных нужд

Нагреватель за один раз готовит около 40 литров теплой воды для мытья Этого полностью хватает для мытья одного человека (прима душа в течение 8-10 минут). Такое количество воды нагревается за 30-35 минут Греть воду можно в одном месте, а мыться в другом, где нет электричества Мытся можно при отключенном нагревателе от сети  что обеспечивает исключительно высокий уровень безопасности, которым не могут похвастаться многие другие водонагреватели

Водонагреватель без воды весит около 8 кг что позволяет его легко переносить и транспортировать Его бак, регулятор температуры воды и нагревательные элементы изготовлены из нержавеющей стали, что способствует длительной службе.

Безопасности пользования нагревателем уделено особое внимание Изготовитель принял меры для безопасной эксплуатации не только согласно требования для выдачи сертификатов соответствия, а и с учетом реальный условий, имеющих место на територии СНГ – отсутствие защитного заземленя, нестабильного водоснабжения, наличия песка и других примесей в воде Нагреватель сконструрован таким образом, что бы его включение без воды по ошибке не вывело его из строя. Прибор имеет защиту от выдачи чрезмерно горячей (более 60 градусов) воды для предотвращения ожогов.и порчи слива в ванной Имеется защита от короткого замыкания – что позволяет при отказах нагревателя отключить его, не обесточив всю квартиру. Дифференциальное реле обеспечивает защиту от поражения током даже в случае отключения или отсутствия заземления Имеется защита от перегрева Корпус прибора обработан безвредным составом и покрыт лаком, которые предотвращают возгорание и гниение. Это делает прибор долговечным и безопасным

Температура воды автоматически поддерживается на заданном пользователем уровне На мытье одного человека необходимо около 1 кВт*ч электроенергии, что позволяет иметь эксплуатационные расходы даже ниже чем у ценрализованого горячего водоснабжения Если возникнет потребность, прибор может быть подключен и стационарно, как стиральная машина, без какой-либо переделки  Удобство пользования прибором не уступает удобству пользования горячим водопроводом Водонагреватель рекомендуется как для мест, где горячей воды нет летом, так и для зданий, где нет горячего водоснабжения.

Мобильный электрический водонагреватель Бойлерон-7

Этот нагреватель является доработанным вариантом Бойлерона-6 с отсутствующими колебаниями температуры при работе и предназначен для подключения к водопроводному крану. Нововведением является также яркая световая индикация режима нагрева, что облегчает контроль его окончания. Основные особености его таковы:

Водонагреватель имеет вес всего 8 кг., что позволяет его легко переносить ы транспортировать.

Главные преимущества водонагревателя

:

Возможность подключения к водопроводному крану или смесителю за 2-3 минуты без инструментов при помощи специального простом зажима, входящего в комплект. Ни один из представленных на рынке водонагревателей не имеет такой возможности. Это позволяет экономить средства на монтажных работах и легко переносить его в другое место, например при отдыхе за городом или переезде в другую квартиру

Приготовление за полчаса 30-40 литров горячей воды, что достаточно для мойки одного человека или посуды в течение 8-10 мин.

Встроенный смеситель позволяет удобно регулировать температуру, даже если в вашей водопроводной сети отсутствует горячая вода

Высокая мобильность – можно нагреть воду в месте где есть электрическая розетка, а затем перенести в место с водопроводной сетью и использовать воду. Это актуально в общежитиях. Объем бака составляет 10 литров, а температура воды 80о С. Так как для бытовых потребностей используется вода с температурой 40-45о С, что получается при смешивании с водопроводной водой во встроенном смесителе, то возможно получить до 40 л. подогретой воды.

Бак и смеситель изготовлены из итальянской нержавеющей стали с использованием самого прогрессивного метода плазменной сварки. Это создает условия для долгосрочной работы в любых условиях.

Водонагреватель имеет в комплекте душ.

Созданные условия для максимальной безопасности пользователя. Предусмотрено защитное заземление, защита от короткого замыкания, перегрева, поражения электрическим током. Конструкция нагрівача предотвращает его порча даже при его включении без воды. Возможно пользование горячей водой при отключении нагревателя от электросети.

Умеренная стоимость – не выше, чем у других типов водонагревателей аналогичного назначения.

Мощность водонагревателя (2,2кВт) позволяет подключать без прокладывания дополнительных электрических линий

Возможность использовать запас воды в течение 6-8 часов после нагревания за счет качественной теплоизоляции

Автоматическая поддержка температуры во время работы водонагревателя на постоянном уровне.

Водонагреватели «РАНИТ» С.С. Радченко

Данные водонагреватели не только обеспечиваю нагрев воды, но и повышают независимость водоснабжения от перебоїв в подаче энергоносителей. Однако платой за высокую универсальность является сложная многомодульная система, требующая определенных усилий по ее освоению.

Данная студенческая научно-исследовательская работа “Новые технические решения и устройства для повышения надежности и энергоэффективности отопления и горячего водоснабжения помещений” - результат 4 лет научных исследований студента Радченко С.С.. Она показывает возможность ускорить решение этих проблем без недоступных для общества огромных затрат за счет новых технических решений и портативных многофункциональных энергосберегающих устройств повышенной надежности, работоспособных даже в аварийных ситуациях с использованием различного топлива. Эта работа является составной частью исследований, проводимых в Тульском государственном педагогическом университете им. Л. Н. Толстого под научным руководством академика Международной академии лидеров бизнеса и администрации, доцента, кандидата технических наук Радченко С. А.

Результаты исследований Радченко С. С. имеют важное значение:

- для организации производства таких многофункциональных нагревателей на предприятиях города Тулы (ФГУП “Тульский завод “Штамп” и АООТ “Тульский научно-исследовательский технологический институт” подписали письма о заинтересованности организовать их производство);

- для превращения энергорасточительных систем центрального отопления в “центрально-автономные” системы, способные экономично обеспечивать тепловой комфорт в любых помещениях в любое время года и даже при отключениях подачи тепла от котельной, авариях и чрезвычайных ситуациях.

Массовое анкетирования жителей Тульской области в 2004 и в 2005 году показали высокий спрос (более 80% от всего количества заполнивших анкеты туляков) на различные модификации, в том числе и разработанные студентом Радченко С. С., нагревателей класса “РАНИТ”. Данные анкеты разрабатывались и использовались при участии студента Радченко С. С.

Результаты исследований Радченко С. С. и разработанные и изготовленные с его участием устройства и установки используются в учебном процессе ТГПУ им. Л. Н. Толстого при преподавании курса “Теплотехника”.

2 ПРЕИМУЩЕСТВА НАГРЕВАТЕЛЕЙ КЛАССА “РАНИТ”

ПО СРАВНЕНИЮ С ИЗВЕСТНЫМИ АНАЛОГАМИ

Отличиями от российских и зарубежных аналогов являются [ 1 – 5 ]:

1) меньшие себестоимость изготовления, размеры и вес;

2) универсальность и многофункциональное использование каждого из элементов конструкции, что позволяет им выполнять до 12 функций и иметь десятки режимов работы, многие из которых – энергосберегающие;

3) возможность их автономной работы или встраивания в существующие системы водяного отопления и горячего водоснабжения для надежного автономного отопления и горячего водоснабжения в любое время;

4) максимальная экономия средств населения за счет возможности использования доступных топлива и энергоносителей в любой квартире;

5) возможность использования каждого портативного  многофункционального водонагревателя  везде, где находится его владелец: в квартире, коттедже, на даче, в гараже и т. д., так как он легко переносится и монтируется;

6) универсальность конструкции, позволяющая собирать на небольших производственных площадях различные модификации;

7) снижение инерционности нагрева воды и воздуха.

Использование данной многофункциональной продукции позволит:

- каждой семье, где бы она ни жила – в городе, сельской местности, на даче или в коттедже - улучшить условия проживания и экономить средства, избежать многих проблем, стрессов и ущерба в случаях отключений тепла;

- предприятиям – выпускать востребованную, несложную в изготовлении продукцию и значительно повысить свой экспортный потенциал;

- федеральным и местным властям - эффективно решать проблемы ЖКХ, энергосбережения, готовности к чрезвычайным ситуациям и экологии.

Об уникальных преимуществах продукции класса “РАНИТ”, ее высокой конкурентоспособности и большом спросе на нее писали РИА “Новости” (специальное сообщение № 0234540), международные журналы “Бизнес” и “Information Technology Solutions: Europe”, журналы “Промышленный вестник России”, “Техника – молодежи”, “Известия Академии Промышленной Экологии”, “С.О.К. (Сантехника. Отопление. Кондиционирование.)”, “Реформа ЖКХ”, газеты “Коммерсант-Daily”, международная инженерная газета “ИГ-Технология”, Всероссийский информационный бюллетень “Энергосбережение”, газеты “Тульские известия”, “Коммунар”, “Тульский торговый дом” и другие СМИ, а в ряде телепередач показаны водонагреватели класса “РАНИТ” как одно из лучших российских научно-технических достижений.

Устройство наукоемких водонагревателей-“трансформеров” класса “РАНИТ” довольно простое: металлический разборный корпус, включающий несколько элементов, каждый из которых может использоваться автономно, и блок электрооборудования и автоматики (всего от 2 до 6 модулей, в зависимости от назначения, мощности, используемых видов топлива и функций).

1. Первая важнейшая часть -портативный, легкий, надежный и удобный в эксплуатации многофункциональный блок-“трансформер”, изготовляемый с использованием современных технологий массового производства и “Ноу-Хау”. Он технологичен и имеет малую трудоемкость и себестоимость.

Каждый многофункциональный недорогой блок-“трансформер”, может:

- во-первых, обеспечить автономное горячее водоснабжение даже при отключении или отсутствия центральных систем теплоснабжения;

- во-вторых, быть современной многофункциональной “чудо-посудой”, приспособленной для использования в качестве универсальной емкости для приготовления, хранения и перевозки пищи, чайника, сумки-холодильника” и т. д.

2. Вторая важнейшая часть, электрическая, состоит из 3 элементов:

- многофункциональный автономный пульт управления;

- ТЭНы, снабженные системой защиты от накипеообразования, коррозии и перегорания, что обеспечивается их безопасность и надежность работы;

- соединительные провода и устройства, имеющие разъемные соединения и необходимые датчики и устройства для обеспечения безопасности;

3. Третья многофункциональная часть обеспечивает возможности:

- использовать для нагрева одновременно или поочередно с электроэнергией почти любое топливо (прежде всего твердое и газообразное);

- получать большее количество горячей воды по сравнению с традиционным нагревом в помещениях с обычной маломощной электропроводкой;

- повысить энергоэффективность и защиту системы от размораживания.

На рис. 1 показана схема одной модификации портативных многофункциональных нагревателей класса “РАНИТ”, предложенной студентом Радченко С. С. Она может присоединяться к системе водяного отопления с помощью нового вида “центрально-автономных” радиаторных узлов, разработанных с участием Радченко С. С. Такие новые радиаторные узлы могут Работать в двух режимах: при наличии централизованного теплоснабжения они используют горячую воду от котельной как наиболее дешевый источник тепла, а при отключении централизованного теплоснабжения могут автономно отапливать помещения, причем в энергосберегающем режиме работы с поддержанием автоматикой нужной температуры [ 1 – 5 ].

3 ВОЗМОЖНЫЕ ФУНКЦИИ НАГРЕВАТЕЛЕЙ КЛАССА “РАНИТ”

Любая портативная модификация бытовых многофункциональных нагревателей-“трансформеров” класса “РАНИТ” - устройство двойного назначения:

- во-первых, многофункциональным средством индивидуальной защиты и быстрого удовлетворения важнейших жизненных потребностей людей в случаях отключения или отсутствия систем тепло- или энергоснабжения;

- во-вторых, многофункциональным устройством для удобного и экономичного удовлетворения важнейших повседневных потребностей любой семьи; В транспортном положении многофункциональные устройства-“транс-формеры” представляют собой небольшой “чемоданчик” или “цилиндр” высотой до 500 мм, а их длина, ширина и диаметр могут меняться в широком диапазоне в зависимости от набора выполняемых функций и мощности ( с 1 кВт).

Разные модификации многофункциональных устройств класса “РАНИТ” могут иметь от 4 до 12 необходимых любой семье функций и вы­полнять их как лучшие однофункциональные аналоги и используя одновременно или пооче­редно электроэнергию и/или теплоту сгорания разного топлива, в том числе:

1 - надежно обеспечивать автономное отопление и горячее водоснабжение любых поме­щений даже в случаях отключения или отсутствия систем тепло- и/или энергоснабжения;

2 - выполнять функции более удобной “чудо-посуды”, которая приспособлена и для использования в качестве универсальной емкости для приготовления, хранения и перевозки пищи, чайника, “сумки-холодильника” и т. д.;

3 - сделать подавляющее большинство используемых в России систем центрального водяного отопления более экономичными и приспособленными для надежной работы с обеспечением в любом помещении необходимого потребителю теплового комфорта в любое время года и с защитой от размораживания, причем в некоторых случаях расход тепла может быть резко уменьшен.

Таким образом, любая модификация портативных многотопливных многофункциональных устройств-“трансформеров” класса “РАНИТ” доступна по цене, мало весит, привлекательна по дизайну и возможностям выполнять большинство важнейших бытовых функций на кухне, заменив ряд бытовых устройств, а не только нагревая воду и отапливая помещения при необходимости.

Такие новые технические решения и портативные многофункциональные устройства-“трансформеры” позволят превратить старые энергорасточительные системы водяного отопления зданий в новые “центрально-автономные” системы даже в помещениях с маломощной электропроводкой и/или стандартными газовыми приборами, что решает проблему ограничения мощности.

Это достигается за счет того, что емкостно-проточный нагрев в двух- или более контурных устройствах класса “РАНИТ” с использованием одновременно или поочередно нескольких источников тепла (котельной, электроэнергии и/или природного газа) при нагрузке, не перегружающей существующие сети, позволяет наиболее эффективно использовать доступные потребителям энергоресурсы при минимуме затрат с их стороны. При этом снижается угроза аварийных отключений и пожаров. При использовании систем центрального отопления, горячего водоснабжения и газопровода потребитель не сможет их перегрузить, так как ему доступны только проектные расходы тепла и газа, а при электрическом нагреве необходимо следить, чтобы суммарная мощность нагревательных элементов и другого включенного в помещениях электрооборудования не превышала допустимой величины.

Нагрев же одновременно или поочередно несколькими источниками тепла и/или электроэнергией позволяет сделать нагрузку более равномерной в течение суток, а также быстрее и эффективнее восстанавливать снабжение теплом и горячей водой помещений, в которых инженерные системы отключены.

Более того, новые технические решения в конструкции многотопливных многофункциональных устройств-“трансформеров” класса "РАНИТ" позволяют любому потребителю в случае одновременного отключения всех основных источников тепла и энергии (централизованного теплоснабжения, электроэнергии и природного газа) быстро и просто приспособить их для использования большинства имеющихся в наличии видов твердого или жидкого топлива. Поэтому некоторые модификации устройств класса "РАНИТ", работающие за счет естественной циркуляции нагреваемой воды и воздуха, могут улучшить бытовые условия людей даже в районах с неустойчивым энерго- и/или водоснабжением или при их отсутствии, в том числе на дачах, в сельской местности и в отдаленных районах, а также при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, сопровождающихся отключением тепла.

Функции портативных многофункциональных устройств-“трансформе-ров” класса “РАНИТ”, которые имеет каждая модификация, показаны на рис. 2.

Таким образом, использующие предлагаемые устройства потребители смогут, как и в ведущих зарубежных странах, бесперебойно и пожаробезопасно иметь комфортную температуру в помещениях и горячую воду в любое время года за счет любых доступных им источников нагрева. При этом применение устройств класса “РАНИТ” позволяет по-прежнему использовать преимущества централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения в обычных условиях, а в случае необходимости полностью или частично нагревать воздух или воду электроэнергией и/или природным газом, а также другими доступными потребителю видами топлива.

Таким образом, в результате 4-летней студенческой научно-исследовательской работы студента 5 курса факультета технологии, экономики и сельского хозяйства Тульского государственного педагогического университета им. Л. Н. Толстого Радченко Сергея Сергеевича выполнена глубокая научная и техническая проработка научной задачи изучения и конструирования современных технических средств для улучшения отопления и горячего водоснабжения помещений и более рационального использования топливно-энергетических ресурсов, повышения качества жизни людей и более эффективной защиты широких слоев населения во всех регионах России от негативных последствий отключений и аварий систем тепло- и энергоснабжения, что является одной из самых актуальных проблем для всех регионов России.

В результате этих исследований студент Радченко С. С. самостоятельно:

1 – выполнил большой объем патентных исследований российских и зарубежных аналогов и выбраны направления проведения исследований;

2 – разработал один из наиболее эффективных простых многофункциональных многотопливных модификаций портативных устройств-“трансформе-ров” нового класса “РАНИТ”, опубликовал в соавторстве 2 научные статьи и готовит к подаче заявку на получение патента на изобретение;

3 – предложил конструкции более эффективных “центрально-автономных” радиаторных узлов нового типа, позволяющие наиболее быстро и надежно улучшить отопление помещений зданий, особенно коттеджей, и значительно сократить расход тепла на отопление, а также совместно с другими студентами университета изготовлены и испытаны 4 различные действующие модели таких радиаторных узлов, которые используются в учебном процессе Тульского государственного педагогического университета имени Л. Н. Толстого при преподавании курса “Теплотехника” и курса по выбору “Экологичные ресурсосберегающие технологии”;

4 – ведется подготовка к организации их серийного производства.

Вышеизложенное показывает, что данную конкурсную работу отличают высокий уровень самостоятельности студента и степени научной новизны, огромная актуальность для практического решения проблем повышения качества жизни населения России, улучшения его защиты от последствий отключений и аварий систем тепло- и энергоснабжения, экономии топлива и энергии.

Выводы

Данный тип водонагревателей позволит на местах решить проблемы горячего водоснабжения в индивидуальном порядке, что несет важную социальную функцию.

Портативные и переносные водонагреватели с легким подключением снимают с пользователя психологические и финансовые проблемы, связанные с необходимостью монтажных работ.

Литература

1. Патент РФ  N2133412
2. Радченко С. А. Новые малозатратные методы портативные устройства для комплексного решения проблем экологии, энергосбережения, безопасности жизнедеятельности, надежного отопления и горячего водоснабжения. – Вестник ТГПУ им. Л. Н. Толстого, № 2, 2005, с. 162-167.